LaserFace液體潤滑端面密封數(shù)值模擬與型槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、LaserFace機(jī)械端面密封(LF-MS)是密封制造商 John Crane公司于20世紀(jì)末發(fā)明的新型端面密封，它不僅極大地改善了端面間的潤滑效果，而且有效地控制了泄漏率，且不需要額外的冷卻系統(tǒng)，特別適合密封熱水、液態(tài)烴和液氨等潤滑效果差的易汽化介質(zhì)。但是到目前為止，John Crane公司僅以介紹LF-MS產(chǎn)品的優(yōu)異性能為主，很少見到公開發(fā)表的有關(guān)設(shè)計(jì)理論與方法。因此，開展相關(guān)理論研究十分必要。
　　首先，本文基于液體潤滑理論

2、，考慮密封端面間潤滑液膜的空化現(xiàn)象，建立了基于質(zhì)量守恒的LF-MS二維數(shù)學(xué)分析模型，采用SUPG有限單元法求解雷諾方程，計(jì)算出最大液膜壓力、端面開啟力和泄漏率并與有關(guān)文獻(xiàn)值進(jìn)行了對比分析，驗(yàn)證了本文計(jì)算方法的正確性，奠定了后續(xù)理論研究的基礎(chǔ)。其次，分別以引流槽端面密封和回流槽端面密封為幾何研究對象，獲得了兩種密封的端面液膜壓力分布圖及密度比分布圖，研究并提出了操作參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對兩種密封性能的影響規(guī)律，從理論上證明引流槽具有將液體引

3、入密封面的作用，回流槽具有回流泵送的能力，且得出了相應(yīng)的密封性能規(guī)律曲線。再其次，分析了引流槽和回流槽兩種型槽協(xié)同作用時(shí)（即LF-MS）的密封性能，給出了組合型槽端面幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選值范圍。最后，提出了LF-MS的5種不同槽底變深結(jié)構(gòu)形式，并對其密封性能進(jìn)行分析比較，結(jié)果表明，盡管LF-MS的變深結(jié)構(gòu)對液膜壓力分布影響較小，但加劇了液膜端面的空化程度，且與等深槽相比，變深結(jié)構(gòu)形式能夠改善密封整體性能，尤其以收斂引流槽與變深回流槽相組合的